一種甲醛吸附劑的製備方法及製得的甲醛吸附劑與流程
2023-06-16 05:47:56
本發明涉及淨化空氣
技術領域：
，具體涉及一種甲醛吸附劑製備方法。
背景技術：
：甲醛是一種非常重要的室內空氣汙染物,對人體的危害尤為突出,研究室內空氣中甲醛的脫除具有非常重要的意義。目前,吸附法已經成為吸附脫除空氣中有害惡臭氣體的一種非常有效的控制手段,其主要是利用多孔性物質的吸附性能對有害及惡臭氣體實現吸附脫除。吸附法幾乎適用於所有的有害惡臭氣體,已經成為脫除有害氣體比較常用的一種簡捷而有效的方法。活性炭是一種常用的吸附劑,一些空氣淨化裝置都採用活性炭作為吸附劑。由於普通活性炭為表面非極性的、疏水性的,對甲醛這類極性分子的吸附力有限，且存在脫附現象，不能有效降低室內甲醛濃度。技術實現要素：針對現有技術的不足，本發明提供一種甲醛吸附劑的製備方法及製得的甲醛吸附劑，採用分子篩原粉通過表面鹼化和過渡金屬離子改性製得甲醛吸附劑，大幅降低室內甲醛濃度。為解決上述問題，本發明採用的技術方案如下：一種甲醛吸附劑的製備方法，包括以下步驟：(1)預處理：分子篩原粉在100-150℃乾燥6小時，在400-550℃中焙燒3小時，乾燥器中冷卻至室溫，粉碎過篩，取粒度為20-40目的樣品；(2)表面鹼化改性：將步驟(1)所得樣品在na2co3溶液中浸漬於na2co3溶液中12.5-15小時後過濾，得到的濾渣在100-150℃乾燥6小時，在400-550℃中焙燒3小時，烘乾，粉碎過篩，取粒度為20-40目的樣品，本步驟中na2co3溶液的濃度為0.010-0.014mol·l-1，na2co3溶液的加入量為50ml/克樣品；(3)過渡金屬離子改性：將步驟(2)所得樣品置於0.015mol·l-1可溶性過渡金屬溶液中，可溶性過渡金屬溶液的加入量為80ml/克樣品，在70-90℃攪拌3小時，過濾，用去離子水水洗3次，在100-150℃乾燥6小時，在400-550℃中焙燒3小時；(4)重複步驟(3)兩次，即得甲醛吸附劑。優選地，步驟(3)中，所述可溶性過渡金屬溶液為硝酸鈷溶液或硝酸銅溶液。優選地，所述分子篩原粉為x型沸石分子篩原粉或zsm-5沸石分子篩原粉。一種甲醛吸附劑，該甲醛吸附劑採用上述任意一種方法製得。綜上所述，由於採用了上述技術方案，本發明的有益效果是：1、分子篩選擇性強，對甲醛類極性分子親和力高；內部蜂窩狀結構存在大量均勻孔穴，比表面積大，容納空間大；吸附力強，不存在脫附現象，可靠性高。2、利用表面鹼化和過渡金屬離子兩種改性方法的協同增強作用，有效增強甲醛吸附劑對甲醛的吸附作用。3、同時還可吸附室內苯系物、氨等其它汙染物。具體實施方式本說明書中公開的所有特徵，除了互相排斥的特徵和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。實施例1預處理：x型沸石分子篩原粉在120℃乾燥6小時，除去吸附在分子篩原粉上的大量游離水，在500℃中焙燒3小時，乾燥器中冷卻至室溫，粉碎過篩，取粒度為20-40目的樣品；表面鹼化改性：將預處理步驟所得樣品在na2co3溶液中浸漬於na2co3溶液中13小時後過濾，得到的濾渣在120℃乾燥6小時，在500℃中焙燒3小時，烘乾，粉碎過篩，取粒度為20-40目的樣品，本步驟中na2co3溶液的濃度為0.010mol·l-1，na2co3溶液的加入量為50ml/克樣品；過渡金屬離子改性：將表面鹼化改性步驟所得樣品置於0.015mol·l-1硝酸鈷溶液中，硝酸鈷溶液的加入量為80ml/克樣品，在75℃攪拌3小時，過濾，用去離子水水洗3次，在120℃乾燥6小時，在500℃中焙燒3小時；重複過渡金屬離子改性步驟兩次，即得甲醛吸附劑。本實施例中，分子篩具有空曠的骨架結構,分子篩內大量帶正電荷的鋁離子使沸石具有強靜電場,易吸附極性分子。x型分子篩具有八面沸石的矽鋁氧骨架結構,八面沸石籠之間通過十二元環相通,吸附的甲醛分子易於移入超籠中。na2co3溶液作為一種鹼性較強的鹼性溶液，可有效減低樣品表面酸性，且不至於鹼性過強而導致樣品內部孔隙發生變化。過渡金屬鈷具有多變的d層電子,離子交換後,改變原本簡單的氫離子和鈉離子核外電子層，致使鈷離子周圍的電荷重新分布,使得分子篩內部的靜電場進一步增強,極性增加,從而提高對極性分子甲醛的吸附性能。實施例2預處理：x型沸石分子篩原粉在120℃乾燥6小時，在500℃中焙燒3小時，乾燥器中冷卻至室溫，粉碎過篩，取粒度為20-40目的樣品；表面鹼化改性：將預處理步驟所得樣品在na2co3溶液中浸漬於na2co3溶液中13小時後過濾，得到的濾渣在120℃乾燥6小時，在500℃中焙燒3小時，烘乾，粉碎過篩，取粒度為20-40目的樣品，本步驟中na2co3溶液的濃度為0.010mol·l-1，na2co3溶液的加入量為50ml/克樣品；過渡金屬離子改性：將表面鹼化改性步驟所得樣品置於0.015mol·l-1硝酸銅溶液中，硝酸銅溶液的加入量為80ml/克樣品，在75℃攪拌3小時，過濾，用去離子水水洗3次，在120℃乾燥6小時，在500℃中焙燒3小時；重複過渡金屬離子改性步驟兩次，即得甲醛吸附劑。本實施例中，過渡金屬銅具有多變的d層電子,離子交換後,改變原本簡單的氫離子和鈉離子核外電子層，致使銅離子周圍的電荷重新分布,使得分子篩內部的靜電場進一步增強,極性增加,從而提高對極性分子甲醛的吸附性能。實施例3預處理：zsm-5沸石分子篩原粉在120℃乾燥6小時，在500℃中焙燒3小時，乾燥器中冷卻至室溫，粉碎過篩，取粒度為20-40目的樣品；表面鹼化改性：將預處理步驟所得樣品在na2co3溶液中浸漬於na2co3溶液中13小時後過濾，得到的濾渣在120℃乾燥6小時，在500℃中焙燒3小時，烘乾，粉碎過篩，取粒度為20-40目的樣品，本步驟中na2co3溶液的濃度為0.010mol·l-1，na2co3溶液的加入量為50ml/克樣品；過渡金屬離子改性：將表面鹼化改性步驟所得樣品置於0.015mol·l-1硝酸鈷溶液中，硝酸鈷溶液的加入量為80ml/克樣品，在75℃攪拌3小時，過濾，用去離子水水洗3次，在120℃乾燥6小時，在500℃中焙燒3小時；重複過渡金屬離子改性步驟兩次，即得甲醛吸附劑。本實施例中，zsm-5屬正交晶系,具有三維通道結構,包含兩種相互交叉孔道,孔口由十元環組成，吸附的甲醛分子易於移入超籠中。實施例4預處理：zsm-5沸石分子篩原粉在120℃乾燥6小時，在500℃中焙燒3小時，乾燥器中冷卻至室溫，粉碎過篩，取粒度為20-40目的樣品；表面鹼化改性：將預處理步驟所得樣品在na2co3溶液中浸漬於na2co3溶液中13小時後過濾，得到的濾渣在120℃乾燥6小時，在500℃中焙燒3小時，烘乾，粉碎過篩，取粒度為20-40目的樣品，本步驟中na2co3溶液的濃度為0.010mol·l-1，na2co3溶液的加入量為50ml/克樣品；過渡金屬離子改性：將表面鹼化改性步驟所得樣品置於0.015mol·l-1硝酸銅溶液中，硝酸銅溶液的加入量為80ml/克樣品，在75℃攪拌3小時，過濾，用去離子水水洗3次，在120℃乾燥6小時，在500℃中焙燒3小時；重複過渡金屬離子改性步驟兩次，即得甲醛吸附劑。對比例1在實施例1的基礎上，省去過渡金屬離子改性這一步驟，其餘與實施例1完全相同。對比例2在實施例1的基礎上，省去表面鹼化改性這一步驟，其餘與實施例1完全相同。對比例3在實施例4的基礎上，省去過渡金屬離子改性這一步驟，其餘與實施例4完全相同。對比例4在實施例4的基礎上，省去表面鹼化改性這一步驟，其餘與實施例4完全相同。對實施例1-4製得的甲醛吸附劑、對比例1-2製得的甲醛吸附劑、活性炭、x型沸石分子篩原粉和zsm-5沸石分子篩原粉進行性能測試：在連續流動態固定床吸附裝置中評價吸附劑的吸附性能。準確量取的吸附劑樣品,均勻填充於固定床吸附柱中；在氮氣中活化後,待甲醛原料氣濃度恆定後開始吸附,吸附柱保持35℃恆溫；實驗過程中,通過色譜在線監測吸附前後氣體中甲醛濃度的變化,繪製吸附穿透曲線,通過穿透曲線積分計算吸附量；當吸附尾氣中甲醛的濃度達到入口濃度的時,定義吸附柱穿透,此時所經歷的時間為穿透時間。具體測試結果如表1所示。表1不同吸附劑對甲醛的穿透時間和吸附量吸附劑穿透時間(min)吸附量(mg/ml)實施例1760233.6實施例2744227.1實施例3753230.7實施例4741225.8對比例1576175.0對比例2459141.6對比例3572173.8對比例4448138.2活性炭30.9x型沸石分子篩原粉370113.0zsm-5沸石分子篩原粉368112.5由表1可以看出：在相同的測試條件下，x型和zsm-5分子篩原粉吸附甲醛的效果大致相同，均遠高於活性炭；對比例1-4可知，經表面鹼化改性或者過渡金屬離子改性後，甲醛吸附劑吸附甲醛效果均有所提高，且表面鹼化改性比過渡金屬離子改性效果更好；實施例1-4可知，經表面鹼化和過渡金屬離子兩次改性後，甲醛吸附劑吸附甲醛效果較表面鹼化改性和過渡金屬離子改性兩次吸附效果迭加有所提高，表明表面鹼化改性和過渡金屬離子改性對分子篩吸附甲醛效果有協同增強作用。當前第1頁12